3 Лабораторная работа № 3

Анализ измерений напряжений аналоговыми и цифровыми вольтметрами.

Исключение методических погрешностей из результатов измерений.

Цель работы

Целью работы является:

1. Анализ показаний аналоговых электромеханических и цифрового вольтметров, оценка погрешностей измерений;

2. Овладение практическими навыками работы с вольтметрами различных видов.

1. Домашнее задание

1. Ознакомиться с приложением к работе (приложение 3 и 4 ).

1.2 Рассчитать действующее значение напряжения на резисторе R последовательной R-C цепи (рис.1) при входном синусоидальном напряжении, действующее значение которого U=5 В, при изменении частоты f от 20 Гц до 20 кГц (ориентировочно шаг изменения частоты f =2 кГц).

Расчеты свести в таблицу 1.

Таблица 1

Частота f	f	U		20 lg ()

Примечание: U- максимальное напряжение на резисторе R.

Рисунок 1

3. По результатам расчетов п.1.2 построить частотные характеристики R-C цепи (характеристики построить в координатах (,f) и (20 lg ).

4. Определить среднее U и действующее (среднеквадратичное) Uд значение напряжений на выходе однополупериодного выпрямителя (рис.2) методом разложения заданной функции в ряд Фурье и непосредственным интегрированием.

Рисунок 2

Таблица 2

U	U	Амплитуды гармоник	U	U
		U= U= U= U= U=
		Непосредствен ное интегрирование

3. Определить теоретические показания вольтметров магнитоэлектрической и электромагнитной систем при U= (21-24) В.

Результаты расчетов свести в таблицу 3.

Таблица 3

Тип вольтметра	Теоретические показания (В)	Результаты измерений (В)
Магнитоэлектрическая система
Электромагнитная система

2. Рабочее задание

1. Измерить цифровым и аналоговым (магнитоэлектрической системы с выпрямителем) вольтметрами напряжение на резисторе R в последовательной R-C цепи при гармоническом входном сигнале.

2. Снять частотные характеристики аналогового и цифрового вольтметров, измеряя выходное напряжение.

3. Измерить напряжения на резисторе R в схеме рис.2 вольтметрами магнитоэлектрической и электромагнитной систем.

3. Порядок выполнения работы

3.1 Измерить цифровым и аналоговым (магнитоэлектрической системы с выпрямителем) вольтметрами напряжение на резисторе R в последовательной R-C цепи (рис.1) при гармоническом входном сигнале, частота которого изменяется от 20 Гц до 20 кГц. Шаг изменения частоты 2 кГц (в области существенного изменения напряжения шаг изменения частоты должен быть меньше 2 кГц). Действующее значение напряжения входного сигнала U=5 В.

Результаты измерений занести в таблицу 4.

Таблица 4

Измеренные данные								Абсолютные погрешности измерений
Частота сигнала		Вольтметр магнитоэлектрический			Вольтметр цифровой			АВ	ЦВ
f, Гц	f	UB		20lg	U,B		20lg

2. Снять частотные характеристики аналогового и цифрового вольтметров, измеряя выходное напряжение генератора при изменении частоты от 20 Гц до 20 кГц с шагом ∆ f=2 кГц.

Результаты измерений занести в таблицу 5.

Таблица 5

Частота сигнала		Показания цифрового вольтметра			Показания аналогового вольтметра
f, Гц	Ω=lg f	U,B	U/U	20lg ()	U,B	U/U	20lg ()

Примечание U- максимальное напряжение из всех полученных для каждого вольтметра.

2. Произвести измерение напряжения на резисторе R в схеме рис.2 вольтметрами магнитоэлектрической и электромагнитной систем, подключив схему к фазному напряжению трехфазной сети (0 и фазы А, В, С, которой выведены на стенд).

Результаты измерений занести в таблицу 3.

4. Обработка результатов измерений

4.1 В координатных осях графиков U/U=F(f) , 20lg ()=F(), построенных в п.1.3 (по результатам выполнения п.1.2), построить зависимости =F(f) , 20lg() = F() по результатам измерений аналоговым и цифровым вольтметрами (п.3.1). Сравнить полученные значения и сделать выводы.

4.2 Исключить методическую погрешность из результатов измерений, полученных в п.3.1 и нанести исправленные графики, на которых показать предельные границы результатов измерений. Объяснить причину отличия теоретических расчетов (п.1.2.) и эксперимента (п.3.1.).

4.3 Построить частотные характеристики аналогового и цифрового вольтметров (п.3.2). Сравнить полученные значения и сделать выводы.

4.4 Внести поправку в показание выпрямительного прибора (п.1.5. и п..3.3).

5. Контрольные вопросы

5.1 В каком частотном диапазоне можно производить измерение переменных напряжений вольтметром В7-20, вольтметром магнитоэлектрической системы ?

5.2 Влияет ли спектральный (гармонический) состав измеряемого напряжения переменного тока на показание вольтметров и как ?

5.3 На какие напряжения реагируют вольтметры магнитоэлектрической и электромагнитной систем ?

6. Рекомендуемая аппаратура

7.1 Цифровой вольтметр В7-20.

7.2 Измерительный генератор ГЗ-111 (Г3-112).

7.3 Вольтметры магнитоэлектрической и электромагнитной систем.

Литература

1. Основы метрологии и электрические измерения./ Под ред.Е.М.Душина.-Л:Энергоатомиздат,1987.- 480 с.

2. Приложение В, Г.